[发明专利]高速铁路桥梁支座在设计使用寿命内累积磨损的评估方法

说明书

本发明公开了一种高速铁路桥梁支座在设计使用寿命内累积磨损的评估方法，步骤10)对支座纵向位移进行监测，采集纵向位移监测数据；步骤20)提取纵向动位移值；步骤30)获取纵向动位移累积值；步骤40)将每天的纵向动位移累积值划分为两类；步骤50)将两类纵向动位移累积值视为随机变量，并确定纵向动位移累积值威布尔分布函数；步骤60)确定支座在设计使用寿命内的支座累积行程模拟值；步骤70)确定支座累积行程模拟值的广义极值分布函数；步骤80)计算支座累积行程模拟值超过支座磨损上限值的失效概率，比较失效概率与预设概率阈值。本发明可更准确地对桥梁支座在设计使用寿命内的累积磨损值进行安全评估。

技术领域

本发明属于铁路桥梁结构健康监测与安全评估领域，具体来说，涉及一种高速铁路桥梁支座在设计使用寿命内累积磨损的评估方法。

背景技术

目前，中国高速铁路网飞速发展。高速铁路桥梁多具有刚度较大、整体性好、减振性能和横向位移控制要求高等特点，高速铁路桥梁在服役期间的运营安全问题备受瞩目。随着服役时间增长，高速铁路桥梁结构会受到环境侵蚀、材料老化、列车荷载等多重因素影响，其安全性和耐久性会不可避免地发生退化，这必然影响到高速铁路桥梁结构的安全运营。与此同时，高速铁路桥梁结构中的一些关键性构件在复杂环境和各类荷载的共同作用下，很容易产生损伤。因此，针对关键性结构构件进行实时评估与安全预警显得尤为重要。支座是大跨铁路桥梁结构中最重要的构件之一，在实际服役运营中，支座会出现支座变形和磨损、橡胶圈液化和承载力下降等严重问题，将会直接影响到铁路桥梁结构的使用寿命，并危及桥梁结构的整体安全性。因此，对高速铁路桥梁支座在设计使用寿命内的累积磨损程度进行安全评估具有重要意义。

近年来桥梁健康监测系统已成为桥梁管理及养护的重要辅助手段。基于桥梁健康监测手段，可以直接监测到高速铁路桥梁支座的纵向动位移累积行程。但目前尚未提出利用纵向动位移累积行程监测数据对支座在服役期内的磨损程度进行安全评估的方法。环境荷载引起的支座纵向动位移与列车荷载引起的支座纵向动位移具有完全不同的随机特性。目前，研究尚未将这两种随机特性进行区别对待。此外，监测数据往往不能在支座服役期内持续采集，达不到对支座在服役期内的磨损程度进行安全评估所需的足够样本数量要求。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种高速铁路桥梁支座在设计使用寿命内累积磨损的评估方法，能够考虑支座纵向动位移的双重随机特性，并能有效解决纵向动位移监测数据量过少的问题，使得支座在设计使用寿命内的累积磨损的评估更加准确。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用以下的技术方案：

一种高速铁路桥梁支座在设计使用寿命内累积磨损的评估方法，包括如下步骤：

步骤10)：在桥梁主梁的支座上安装纵向位移监测传感器，对支座纵向位移进行监测，并采集纵向位移监测数据，其中，第t时刻支座纵向位移值记为v(t)，t表示时间，且t＝1/f、2/f、…、L/f，f表示采样频率，L表示采样总数，L＝86400df，d表示采样天数；

步骤20)：利用小波包分解法提取纵向位移监测数据中的纵向动位移值；

步骤30)：对所述纵向动位移值作一阶差分处理，并取绝对值累加，得到纵向动位移累积值；

步骤40)：将每天的纵向动位移累积值划分为两类，构建第一纵向动位移累积值序列和第二纵向动位移累积值序列；

步骤50)：将两类纵向动位移累积值视为随机变量，并确定纵向动位移累积值威布尔分布函数；

步骤60)：利用蒙特卡洛抽样方法确定支座在设计使用寿命内的支座累积行程模拟值；

步骤70)：将支座累积行程模拟值视为随机变量，并确定支座累积行程模拟值的广义极值分布函数；